Interacciones fundamentales

Las cuatro interacciones fundamentales del Universo

Existen cuatro tipos de interacciones o fuerzas fundamentales: interacción nuclear fuerte, interacción nuclear débil, interacción electromagnética e interacción gravitatoria.

Interacción nuclear fuerte: Esta fuerza es la responsable de mantener unidos a los nucleones (protón y neutrón) que subsisten en el núcleo atómico, venciendo a la repulsión electromagnética entre los protones que poseen carga eléctrica del mismo signo y haciendo que los neutrones, que no tienen carga eléctrica, permanezcan unidos entre sí y también a los protones. Los efectos de esta fuerza sólo se aprecian a distancias muy pequeñas, es de corto alcance.

Interacción nuclear débil: Es una fuerza que afecta a los quarks y algunos leptones, como los neutrinos. Su campo de acción es muy pequeño, mucho menor que el de la fuerza fuerte.

Interacción electromagnética: Es la fuerza que se experimentan entre sí partículas con carga mediante un intercambio de fotones.

Interacción gravitatoria: Es la fuerza que experimentan entre sí partículas con masa. Sus efectos son siempre atractivos y su alcance es infinito.

                                                            ~~~Interacciones fundamentales~~~

Fisión nuclear

La fisión nuclear es una reacción que se produce mediante el bombardeo con neutrones de determinados nucleidos, denominados nucleidos fisionables. En la fisión acontece que al romperse el núcleo blanco se liberan varios neutrones con una energía igual o superior a la de los neutrones incidentes, lo que permite que los neutrones producidos den lugar a nuevas fisiones, y los liberados en ellas a otras nuevas, etc. Con ello se puede conseguir que una vez iniciada la reacción no sea necesario continuar con el bombardeo de neutrones externos, sino que la reacción se mantenga por sí misma.




                                ~~~Fisión nuclear~~~

Reacciones nucleares

Se llaman reacciones nucleares las interacciones entre núcleos atómicos o entre núcleos atómicos y partículas elementales; por extensión, se incluyen también las interacciones entre partículas elementales.

Las Reacciones Nucleares son aquellas donde se altera la composición de los núcleos atómicos liberándose enormes cantidades de energía.

Características de las reacciones nucleares 

• Las reacciones nucleares son producidas por partículas nucleares. 
• Las reacciones nucleares causan transmutación de los elementos, conversión de un átomo a otro. 
• Las reacciones nucleares ocurren con cambios de energía que superan a las de las reacciones químicas. 
• Las reacciones nucleares son independientes de las condiciones ambientales. 
• La reactividad nuclear de un elemento es independiente de la forma en que se halle, bien sea libre o formando compuestos.

Fuerzas nucleares

Los protones y neutrones del núcleo se encuentran en un espacio muy reducido, a distancias muy cortas unos de otros. A estas distancias tan cortas es muy grande la repulsión electromagnética entre protones, que de acuerdo a la ley de Coulomb es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia y directamente proporcional a la magnitud de las cargas. La fuerza que vence a esta repulsión electromagnética y es capaz de mantener el núcleo unido es otra de las 4 interacciones fundamentales conocidas, la fuerza nuclear fuerte. Es una fuerza atractiva y muy intensa, por lo que domina a la repulsión culombiana de los protones, pero tiene un muy corto alcance, sólo del orden de poco más de un fermi. Las características de este tipo de fuerza son que es una fuerza saturada (cada partícula sólo es capaz de interaccionar con un pequeño número de otras partículas), dirigida (depende de la orientación de los espines) e independiente de la carga ( la fuerza entre dos protones es igual que la existente entre dos neutrones o entre protón y neutrón ).

~~~Fuerzas nucleares~~~

Energía en los decaimientos nucleares.

En todos los procesos de decaimiento radiactivo, estarán presentes balances de energía, de manera parecida a como la masa se conserva en una mezcla química. A nivel atómico, la energía total que hay antes de una emisión debe ser igual a la que hay después de la emisión. Detengámonos en la energía de una partícula. En el año 1905, el físico Albert Einstein (1879-1955) postuló su teoría especial de la relatividad. Entre los muchos aportes de dicha teoría, estableció la energía que tiene una partícula que se encuentra en reposo, mediante la ecuación:

E = mc^2

Donde m es la masa de la partícula y C la velocidad de la luz. De lo anterior se puede deducir que un solo gramo de materia ¡contiene 90 millones de megajoules de energía! Y ya que sabemos que casi toda la masa de los átomos se encuentra en el núcleo, es allí donde se concentra la mayor parte de la energía

Tipos de emisiones.

TIPOS DE EMICIONES:

Partículas alfa: Son un flujo de partículas con carga "positiva (+). Están formadas por dos protones y dos neutrones, lo que equivale a átomos de Helio (He). Debido a que la masa y el volumen de las partículas a son relativamente elevados, estas radiaciones viajan a una velocidad menor que las radiaciones Beta o Gamma, por lo tanto, tienen un poder de penetración bajo.

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Partículas beta: Son electrones (carga negativa) lanzados, a altas velocidades, desde un núcleo inestable. Las partículas Beta son 7.000 veces más pequeñas que las alfa y viajan a una velocidad cercana a la de la luz, condición que les permite atravesar la malla de núcleos y electrones de algunas clases de materia.

Rayos Gamma: Son ondas de luz, es decir, son radiaciones electromagnéticas idénticas a las de la luz, pero con un contenido energético muy superior, no tienen carga eléctrica por lo que frente a un campo eléctrico no sufren desviación. Su peligrosidad radica en que son altamente muta génicas para las células vivas.

                                                         ~~~Emisiones radiactivas~~~

Características de la desintegración radiactiva

Los núcleos están compuestos por protones y neutrones, que se mantienen unidos por la denominada fuerza fuerte. Algunos núcleos tienen una combinación de protones y neutrones que no conducen a una configuración estable. Estos núcleos son inestables o radiactivos. Los núcleos inestables tienden a aproximarse a la configuración estable emitiendo ciertas partículas. Los tipos de desintegración radiactiva se clasifican de acuerdo a la clase de partículas emitidas.


Desintegración alfa: El elemento radiactivo de número atómico Z, emite un núcleo de Helio (dos protones y dos neutrones), el número atómico disminuye en dos unidades y el número másico en cuatro unidades, produciéndose un nuevo elemento situado en el lugar Z-2 de la Tabla Periódica.
Desintegración beta: El núcleo del elemento radiactivo emite un electrón, en consecuencia, su número atómico aumenta en una unidad, pero el número másico no se altera. El nuevo elemento producido se encuentra el lugar Z+1 de la Tabla Periódica.

Desintegración gamma: El núcleo del elemento radiactivo emite un fotón de alta energía, la masa y el número atómico no cambian, solamente ocurre un reajuste de los niveles de energía ocupados por los nucleones.

~~~ Decaimiento radiactivo~~~

Radiactividad

 Es un fenómeno físico natural, por el cual algunas sustancias o elementos químicos llamados radiactivos emiten radiaciones que tienen la propiedad de impresionar placas fotográficas, ionizar gases, atravesar cuerpos opacos a la luz ordinaria, etc. Debido a esa capacidad se las suele denominar radiaciones ionizantes.

La radiactividad es una propiedad de los isótopos que son “inestables”.

~~~Radiactividad~~~

Decaimiento radioactivo

El decaimiento radiactivo es la manera en que un núcleo emite radiación de cualquier tipo, principalmente en forma de partículas, y se transforma en otro diferente. Esta radiación es la que los físicos registran y analizan, y gracias a su estudio se conocen detalles finos de los núcleos atómicos y se avanza en el conocimiento acerca de la estructura atómica y nuclear. 

Función de los neutrones

La función más importante del neutron y por antonomasia la de su carga-masa neutra, que es funcional-polivante, es aquella que deviene de la conexión de la masa neutra con los estados de superposición neutros que lo confieren la posibilidad de elección entre el -1, +1 y 0, etc;. Puesto que la masa neutra es capaz de conservar esas posibilidades contradictorias sin aniquilarlas; es por ello, que puede actuar tanto sobre electrones como positrones y sobre la fuerza fuerte y la débil; que es capaz de transmutar nucleones y sacar del núcleo un electrón o un positrón; La masa neutra conecta por tanto con los estados neutros; es decir, no diferenciados, es decir, potenciales de acción no decididos que la conectan de modo super coherente con el éter o espacio virtual-mental universal antrópico y con nuestra mente personal. Este procedimiento es el que emplea el sol para fusionar átomos y darnos energía solar.
Toda la teoría que Penrose hace de la mente cuántica y los estados de superposición no tienen mejor vínculo o asidero principal y primario que el neutron  ya que éstos, son el más genuino ejemplo de lo que en el plano mensurable sería equivalente a la superposición no mensurable o virtual.

Partículas subatómicas

Una partícula atómica es una partícula más pequeña que el átomo. Puede ser una partícula elemental o una compuesta, a su vez, por otras partículas subatómicas, como son los quarks, que componen los protones y neutrones. No obstante, existen otras partículas subatómicas, tanto compuestas como elementales, que no son parte del átomo, como es el caso de los neutrinos y bosones.

~~~Aquí encontraras más información~~~

~~~Partículas subatómicas~~~

Distancias al interior del átomo

Comparativamente  sabemos la gran distancia que existe entre el núcleo del átomo y la ubicación del electrón  por ejemplo, si el núcleo del átomo fuera del tamaño de una naranja, es decir, unos 8 cm de diámetro  entonces la distancia al primer estado estacionario del electrón se podría calcular de la siguiente manera:

          Átomo        10^-8 cm                                          

         --------- =  -----------

          Núcleo         10^-13 cm

          Átomo

         ---------=10^5

          Núcleo

Entonces , si el radio de la naranja (núcleo) fuera de 4 cm , la distancia entre el electrón y el núcleo seria de 4 x 10^3 cm, es decir, 4 kilómetros lo que muestra que al interior de la materia existe mucho espacio vacío.

Características del núcleo

El núcleo, compuesto por protones y neutrones, es un cuerpo masivo extremadamente pequeño que se encuentra en el centro de un átomo. Los protones emiten carga positiva y los neutrones carecen de carga eléctrica. El núcleo se describe por él número atómico [Z], igual al número de protones, y él número de masa atómica [A], igual a la suma de neutrones y protones en un núcleo.
El diámetro de un núcleo promedio es de 10 elevado a la menos 14 m, y el de un átomo es cercano a 10 elevado a la menos 10 m. En un modelo atómico a escala, si el diámetro del núcleo midiera 1 cm, el diámetro de la nube esférica de electrones debería medir 100 mts. 


~~~Cateristicas del núcleo : fuerzas al interior del núcleo atómico~~~

Tamaño del átomo.

  El átomo  es la menor porción de un elemento químico que puede ser considerada como tal. Podemos imaginarnos, entonces, que dividiendo progresivamente un elemento en porciones cada vez más pequeñas alguna vez llegaremos al átomo. Cuando queremos medir dimensiones, volúmenes y masas de los átomos, nos enfrentamos a valores extremadamente pequeños, con los que no estamos acostumbrados a trabajar.
 El tamaño del átomo varia según su elemento , por ejemplo ,el hidrógeno tiene un tamaño de 25 pm (picometros ).

-tamaños de algunos átomos: 
H 25 pm
He 31 pm
Li 145 pm
C 70 pm